食品用塑料薄膜性能的检测

食品用塑料薄膜性能的检测

摘要:食品安全直接关系到消费者的安全,而食品包装的安全性又是食品安全的一个重要影响因素。然而没有哪种材料的使用是绝对安全的,塑料薄膜也是一样,因此对于食品用软包装材料的检测是完全必要而且非常重要的。

关键词:包装塑料薄膜性能检测

软包装检验项目随着市场的需求在不断增加,如食品包装材料,随着我国食品包装行业的快速发展以及人们对食品包装安全的重视不断加强,以及新出台的食品包装材料强制性认证工作的开展,该类材料除了对常规物理机械性能的检测外,必然会加强其阻隔性能、卫生性能的检测,同时还会增加溶出物、易氧化物、不挥发物、微生物限度、异常毒性等实验项目。科学合理的选择和使用阻隔包装技术,正确选用阻隔性包装材料,并且有选择性的对包装材料进行阻隔性能、物理机械性能、卫生性能等方面的检测,不仅能保证被包装产品的品质,而且有利于降低包装成本,节约材料用量,减少包装废弃物,对于拓展塑料软包装领域,提高塑料包装企业的市场竞争力具有深远意义。

1 内在性能

包装用塑料薄膜的内在性能包括物理机械性能、光学性能、热性能、阻隔性能等。

1.1 物理机械性能

拉伸试验是最基本、用途最广泛的材料力学性能试验,是指在规定的温度、湿度和拉伸速度下,对塑料试样施加拉伸载荷使试样产生变形直至材料破坏的过程。通过拉伸试验可以获得材料的拉伸应力、拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等一系列的性能指标,并绘出拉伸应力-应变曲线,用于判别材料的宏观机械性能。（1）拉伸强度:这是塑料薄膜最重要的力学性能,它表示在单位面积的截面上所能承受的拉伸负荷。在塑料薄膜中,聚酯薄膜(BOPET)的拉伸强度最高,一般可达200MPa以上,是聚乙烯(PE)薄膜的9倍多。（2）断裂伸长率:表示一定长度薄膜的单位截面承受最大拉力发生断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比。断裂伸长率表示薄膜的韧性。BOPET薄膜的断裂伸长率在100%左右。若断裂伸长率偏低,则表明薄膜的脆性增加。（3）弹性模量:是一个重要的力学性能指标。在弹性范围内纵向应力与纵向应变之比叫做弹性模量,也称杨氏模量。BOPET薄膜的弹性模量在4000MPa以上。塑料属于粘弹性材料,其拉伸的过程是一个应力松弛过程的过程,需要一定的时间。低速拉伸时,分子链来得及重新排列,其拉伸强度减小,伸长率增大;高速拉伸时,高分子链段的运动跟不上外力作用的速度,呈现出脆性行为,强度增大,伸长率减小。由于拉伸的速率对测试结果影响很大,对于不同的材料,应根据其对速度的敏感度不同而选用不同的拉伸速率。此外,拉伸测试的结果与试样制备、状态调节、测试环境的温湿度等都有密切关系。

1.2 光学性能

作为塑料包装材料,对塑料薄膜的光学性能有较高的要求。例如雾度、透光率、光泽度等。（1）雾度:透过透明薄膜而偏离入射光方向的散射光通量与投射光通量之比,用百分比表示。雾度表征透明材料的清晰透明程度。（2）透光率:是指测定透过薄膜的光通量与入射到薄膜表面上光通量的百分比。BOPET薄膜的透光率在80%～90%以上。雾度和透光率的测定按GB/T2410的规定进行。测试仪器可采用球面雾度仪测量,量程0～100%。（3）光泽度:表示薄膜表面平整、光滑的程度,可通过对光线的反射能力来测定。光泽度使用光泽度仪测定,对高光泽度材料的测量采用20°折射角,对中高光泽度材料常用45°折射角,其量程为0～160%;中等光泽度材料使用60°折射。BOPET 薄膜的光泽度(45°)在130%以上。

1.3 热性能

热性能主要指热收缩率:它表征塑料薄膜的热稳定性能。薄膜的热稳定性与其聚合度、结构、薄膜的结晶度和拉伸工艺(例如热定型温度、拉伸条件下的热松弛、冷却定型)等因素有关。聚酯薄膜热稳定性测定:取尺寸为120mm×120mm的正方形试样5片,在试样纵横向中间画有互相垂直的100mm×100mm标线,将他们平放在150℃±1℃的恒温烘箱内,保持30min后取出,冷至环境温度后,分别测量纵横向标线长度,计算出试样的热收缩率,取算术平均值。聚酯薄膜的热收缩率,一般纵向为1.5%～3.0%,横向控制在0或0以下。对烫金膜、转移膜

等用途的,要求热收缩比较严格,特别是要求横向收缩率为零或是负值。

1.4 表面性能

(1)摩擦系数:表征薄膜表面粗糙度,摩擦系数的大小影响到薄膜的收卷性能和薄膜的使用性能。摩擦系数主要取决于所使用的添加剂的种类、粒径大小和添加量。摩擦系数分:动摩擦系数和静摩擦系数。动摩擦系数低于静摩擦系数。摩擦系数按GB/T 10006《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》的规定进行。(2)表面润湿张力:表示塑料薄膜表面自由能的大小。在印刷过程中,如果材料表面张力偏低,就不可能有较好的润湿性能,转移到材料表面的油墨量也就偏少,无法取得较好的印刷效果;在复合的过程中,表面张力不足,引起上胶量的减少,容易导致产品的剥离强度下降,甚至产生脱层的现象。因此,塑料包装材料表面张力的大小一定要满足生产的要求。

1.5 阻隔性能

包装用塑料薄膜的阻隔性能主要是指塑料薄膜阻隔气体(主要是氧气)、水蒸气透过薄膜的能力。通过测试塑料薄膜、片材的透气透湿性能,可以用于指导塑料包装材料的生产和使用,合理选用原材料和产品结构,提高包装产品的质量,并为确定包装产品的保质期或叫货架期提供有效依据。(1)氧气透过量。目前,国内通常应用的透气性试验方法是GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法—压差

法》,试验仪器由低压腔和高压腔组成,测试时将薄膜试样贴在高压腔与低压腔之间,两腔密闭后用真空泵抽真空,然后向高压腔内充1个大气压的试验气体(氧气),通过测量低压腔的压力增量来计算氧气的透过量。透气性测试结果主要受温度、气体种类、薄膜结构和性质、以及气体与材料之间的相互作用等因素的影响。试验温度高,聚合物结构松散,非极性、结晶度低的聚合物,则气体的透过量较大,反之较小。

(2)水蒸气透过量。水蒸气透过量是指在规定的温度和相对湿度下,一定水蒸气压差和一定厚度的条件下,1m2试验在24h内透过的水蒸气量。透湿度是材料防潮性的标志,透湿度越小,防潮性能越好。目前水蒸气透过量试验主要是按GB/T 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法—杯式法》条件A进行,即(38±0.6)℃,相对湿度(90±2)％。塑料薄膜的透湿性与其组成、分子结构、分子聚集状态、结晶度及测试温湿度条件有关。有高阻隔、中阻隔、低阻隔之分。为了提高薄膜的阻隔性,往往采用多层复合、真空镀铝、纳米改性等方法。

2 结语

现在包装用塑料材料在欧美等发达国家的中所占包装材料的总消耗量多在20%～25%之间,而且逐年呈增长的趋势,未来发展的方向是推出高性价比以及环保化的新品种、新材料,塑料薄膜已经是当今最重要的包装材料之一。与塑料包装的发展紧密联系的就是要对包装材料各种性能进行全面的检测,切忌只看重材料部分性能的提高,而忽